CN115324511A - 一种石油钻井用固控循环工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石油钻井用固控循环工艺，包括以下步骤：S100.布设循环罐，所有循环罐按照泥浆循环流程依次串联相连通，循环罐按照直线排列，且在所有循环罐的外部设有一套共用的外置上水管路；S200.启动固控循环，除一号循环罐外的其余循环罐内均设有多个渡槽，任意相邻循环罐内的渡槽呈直线连通，每条直线上的渡槽与对应的一号循环罐、目标井组成一条循环路径。在循环罐内开设了双渡槽，通过双渡槽实现双循环固控，满足两个钻井平台在一个井场的同时作业，即实现对两口井的钻井液同时开启固控循环工艺，可以满足两个平台不同进度的作业。

Description

一种石油钻井用固控循环工艺

技术领域

本发明属于石油钻井液固控领域，具体涉及一种石油钻井用固控循环工艺。

背景技术

在钻井工艺中，钻井液(或称泥浆)中的固相，按其作用可以分成两类：一类是有用固相，如膨润土、化学药品剂、重晶石粉等；另一类是有害固相，如钻屑、劣质膨润土、砂粒等。钻井液固相控制，是指清除有害固相，保存有用固相，以满足钻井工艺对钻井液性能的要求。通常将钻井液固相控制称为固控。

在目前石油钻井生产过程中，采用的是泥浆固相循环控制系统去净化泥浆，而泥浆固相循环控制系统的核心是循环罐，传统固控循环罐采用单渡槽循环体系、配浆循环工艺仅能满足单井口需要、循环罐出砂口与泥浆池连接直排循环，然而其存在以下缺陷：

(1)固控结构容易在罐底、管线、闸门处形成沉淀，堵塞管线，不易清洁；

(2)不能满足大平台作业和钻井过程中突发紧急事故时对不同泥浆的大用量需求；

(3)泥浆直排不符合目前钻井作业现场环保清洁要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种石油钻井用固控循环工艺，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种石油钻井用固控循环工艺，包括以下步骤：

S100.布设循环罐

所有循环罐按照泥浆循环流程依次串联相连通，其中一号循环罐的数量与目标井的数量相同且对应连通，其余循环罐按照直线排列，所有循环罐共用一套泥浆泵，且在所有循环罐的外部设有一套共用的外置上水管路；

S200.启动固控循环

所有目标井内的泥浆被输送至对应的一号循环罐，经一号循环罐处理后再顺次进入其余循环罐处理；

除一号循环罐外的其余循环罐内均设有多个渡槽，渡槽数量与一号循环罐的数量相同，任意相邻循环罐内的渡槽呈直线连通，每条直线上的渡槽与对应的一号循环罐、目标井组成一条循环路径；

所有目标井经各自的循环路径同时实现固控循环流程。

进一步地，所有循环罐的内罐底均呈斜坡状，且沿循环罐的长度方向，斜坡的高度差至少为300mm，沉底的泥沙顺着斜坡自行流出循环罐。

进一步地，所有循环罐的罐内壁与罐底面相接处的拐角呈圆弧角。

进一步地，所有循环罐外布设有一密闭导流槽，密闭导流槽与呈直线排列的循环罐相互平行，且呈直线排列的每个循环罐的出砂口均通过管线密封接入密闭导流槽，密闭导流槽的出口密封接入地埋罐；

循环罐内泥砂经密闭导流槽收集至地埋罐，再经螺杆泵抽出运走。

进一步地，在距离目标井最远的循环罐旁边配置配浆撬，配浆撬上安装有快速配浆装置，快速配浆装置至少包括两套并联的射流混浆加重漏斗，两套射流混浆加重漏斗均用于单线或双线接入直线排列的各个循环罐。

进一步地，所述循环罐共有11个，分别是接入两口目标井的两个一号循环罐，和呈直线排列的二号循环罐、三号循环罐、四号循环罐、五号循环罐、六号循环罐、七号循环罐、配浆撬，以及布设在二号循环罐和七号循环罐之间的Ⅳ号循环罐、Ⅴ号循环罐、Ⅵ号循环罐；

除一号循环罐外的其余循环罐内均设有两个渡槽，两个渡槽沿循环罐的宽度方向布设于罐内两端部，所有循环罐内的渡槽呈两条平行直线布设，每条直线上的渡槽相互连通并与对应的一号循环罐、目标井组成一条循环路径。

本发明的有益效果如下：

(1)除一号循环罐外的其他循环罐均呈直线布局，以提高循环系统中循环罐的互换性；

(2)在循环罐内开设了双渡槽，通过双渡槽实现双循环固控，满足两个钻井平台在一个井场的同时作业，即实现对两口井的钻井液同时开启固控循环工艺，相比传统的两口井需要两套固控设备，本发明的双渡槽双循环工艺可以减少一部钻机的三台泥浆泵、发电机组、三具循环罐及其他外围设备设施等几十台套，且双循环可以满足两个平台不同进度的作业；

(3)本发明将上水管路外置，即布设在循环罐的外部，消除了循环罐制作和钻井现场拆装作业中在罐内狭窄密闭空间作业的安全隐患，同时便于维护管线的保养，也增加了循环罐的有效容积；

(4)所有循环罐的内罐底呈倾斜状，促使泥砂顺着斜坡自行流出，结合布设在循环罐外的密闭导流槽，直接将循环罐各罐出砂口排出的泥砂通过密闭导流槽收集到地埋罐，由螺杆泵直接抽出运出，全流程泥浆不落地，实现了安全环保。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是石油钻井用固控循环工艺中的循环罐布设图。

图2是循环罐的正视图。

图3是循环罐的侧视图。

附图标记说明：

1.一号循环罐；2.二号循环罐；3.三号循环罐；4.四号循环罐；5.五号循环罐；6.六号循环罐；7.七号循环罐；8.配浆撬；9.Ⅳ号循环罐；10.Ⅴ号循环罐；11.Ⅵ号循环罐；12.渡槽；13.外置上水管路；14.密闭导流槽；15.斜坡；16.圆弧角。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的石油钻井用固控循环工艺的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本实施方式涉及一种石油钻井用固控循环工艺，包括以下步骤：

S100.布设循环罐

所有循环罐按照泥浆循环流程依次串联相连通，其中一号循环罐1的数量与目标井的数量相同且对应连通，其余循环罐按照直线排列，所有循环罐共用一套泥浆泵，且在所有循环罐的外部设有一套共用的外置上水管路13。

在本实施方式的固控循环工艺中，一号循环罐1内集成了振动筛、离心机，泥浆流到振动筛筛面上时较粗的固体颗粒留在筛面上，并沿斜面从一端排出，较细的固相颗粒和泥浆液体一起通过筛孔流到泥浆池，然后再流向二号循环罐2……。

需要说明的是，如图1所示，除一号循环罐1外，其余的循环罐按照直线排列，也可以认为是竖排串联，这样布局的目的是可以提高循环系统中循环罐的互换性，即如果要配置不同体系泥浆，可以调整(或替换)其中两个循环罐，也就是说将两个循环罐的互换，而无需增加、搬运新的循环罐。

目前的固控循环系统中，泥浆上水管线安装在循环罐内，这就要求在制作循环罐和现场拆装作业时，都只能在罐内狭窄密闭空间操作泥浆上水管线，不仅增加了安全隐患，还减小了循环罐的有效容积，而本发明将上水管路外置，即图1中的外置上水管路13，可以看出，呈直线排列的循环罐共用一套外置上水管路13，这样不但消除了循环罐制作和钻井现场拆搬作业中在罐内狭窄密闭空间作业的安全隐患，同时便于维护管线的保养，也增加了循环罐的有效容积。

S200.启动固控循环

所有目标井内的泥浆被输送至对应的一号循环罐1，经一号循环罐1处理后再顺次进入其余循环罐处理；

除一号循环罐1外的其余循环罐内均设有多个渡槽12，渡槽12的数量与一号循环罐1的数量相同，任意相邻循环罐内的渡槽12呈直线连通，每条直线上的渡槽12与对应的一号循环罐1、目标井组成一条循环路径；

所有目标井经各自的循环路径同时实现固控循环流程。

具体地说，需要对几口目标井实现固控，那么就在循环罐内设计几个渡槽12，以下将以图1所示的2口目标井为例进行说明：

参照图1，循环罐共有11个，分别是接入两口目标井的两个一号循环罐1，和呈直线排列的二号循环罐2、三号循环罐3、四号循环罐4、五号循环罐5、六号循环罐6、七号循环罐7、配浆撬8，以及布设在二号循环罐2和七号循环罐7之间的Ⅳ号循环罐9、Ⅴ号循环罐10、Ⅵ号循环罐11；

其中两个一号循环罐1的作用相同，都是为了接收钻井液并对其进行振动筛除、离心等。

二号循环罐2的作用是除砂、除泥。

三号循环罐3、四号循环罐4、五号循环罐5均作为上水罐。

六号循环罐6则作为储浆罐或备用罐。

七号循环罐7与配浆撬8则用于配浆、加重等。

需要说明的是，Ⅳ号循环罐9、Ⅴ号循环罐10、Ⅵ号循环罐11对应于四号循环罐4、五号循环罐5、六号循环罐6，即Ⅳ号循环罐9、Ⅴ号循环罐10作为上水罐，Ⅵ号循环罐11作为储浆罐或备用罐。

如图1所示，除一号循环罐1外的其余循环罐内均设有两个渡槽12，两个渡槽12沿循环罐的宽度方向布设于罐内两端部，所有循环罐内的渡槽12呈两条平行直线布设，每条直线上的渡槽12相互连通并与对应的一号循环罐1、目标井组成一条循环路径，具体如下：

两个目标井分别命名为第一目标井、第二目标井，而图1中的呈平行状态的渡槽12则被标记为第一直线渡槽、第二直线渡槽，那么，第一目标井、一号循环罐1(图1上部)、第一直线渡槽及第一直线渡槽所在的循环罐则形成了第一目标井的固控循环路径，第二目标井、一号循环罐1(图1下部)、第二直线渡槽及第二直线渡槽所在的循环罐则形成了第二目标井的固控循环路径，也就是说，两口目标井有两条固控循环路径，但除了一号循环罐1，其余循环罐都是公用的。

需要说明的是，Ⅳ号循环罐9、Ⅴ号循环罐10、Ⅵ号循环罐11的加入是为了满足大平台作业和钻井过程中突发紧急事故时对不同泥浆的大用量需求，因此这三个罐的位置并不固定，只需确保在二号循环罐2和七号循环罐7之间即可，其数量也不作限制。

因此，本发明提出的双渡槽(两个渡槽12)，使钻井多平台作业中，实现了固控流程双循环，实现了多种设备的共享。如图1所示，两个钻井平台在一个井场同时作业时，由于循环罐的双渡槽设计，可以同时实现双循环，现场可以减少一部钻机的三台泥浆泵、发电机组、三具循环罐及其他外围设备设施等几十台套，且双循环可以满足两个平台不同进度的作业。其次，双渡槽钻井液流程设计，可以满足在复杂井况下，快速配浆、正常钻进循环与处理井况队钻井液的需求。

此外，可以利用罐间插板控制循环流程，实现多路径变化。

传统的固控循环工艺包括以下内容：

井口出来的泥浆通过管线可分别或同时输送到振动筛，经过振动筛处理后进入沉砂仓，从沉砂仓出来的泥浆经过泥浆渡槽进入除气仓，真空除气器除气后的泥浆经泥浆渡槽进入除砂仓，除砂泵吸入除砂仓的泥浆，将泥浆通过管线输送至除砂器，除砂器处理后的泥浆经过泥浆渡槽进入除泥仓，除泥泵吸入除泥仓中的泥浆，将泥浆通过管线输送至除泥器，除泥器处理后的泥浆经过泥浆渡槽进入中速离心机仓，中速离心机的供液泵吸入中速离心机仓中的泥浆，离心机处理后的泥浆经过泥浆渡槽进入净化仓，钻井泵可将其吸入并输送至井口。

上述传统固控工艺中，循环罐呈多层或多列排布，按照钻井液(或称泥浆)的流向，各个循环罐依次命名为一号循环罐、二号循环罐……，其中一号循环罐根据需求可分为多个功能仓，例如补给仓、沉砂仓、一号除气仓、二号除气仓，补给仓内的泥浆来自中压泥浆管线，可由加重泵提供，为净化处理后的泥浆，在起钻过程中可以用补给泵补给泥浆；其他循环罐可以除砂、除泥、上水、备用等等。

在本发明中，循环罐的作用与传统工艺相同，但与上述传统工艺不同的是，本发明的循环罐结构不同，如下：

1)参照图2，所有循环罐的内罐底均呈斜坡状，且沿循环罐的长度方向，斜坡15的高度差至少为300mm，沉底的泥沙顺着斜坡15自行流出循环罐。

斜坡15的设计，可以促使沉底的泥沙利用重力向下流出循环罐，减小泥沙沉底量。

2)参照图3，所有循环罐的罐内壁与罐底面相接处的拐角呈圆弧角16。

相比直角的拐角，圆弧角16可以形成坡度，使泥沙不易挂壁，进而泥砂在罐内不易淤积，易于清洁。

3)如图1所示，除一号循环罐1外的其余循环罐外布设有一密闭导流槽14，密闭导流槽14与呈直线排列的循环罐相互平行，且呈直线排列的每个循环罐的出砂口均通过管线密封接入密闭导流槽14，密闭导流槽14的出口密封接入地埋罐；

循环罐内泥砂经密闭导流槽14收集至地埋罐，再经螺杆泵抽出运走，全流程泥浆不落地，实现了安全环保。

上述(1)、(2)(3)点的结合，可以实现钻井现场泥浆不落地环保清洁。

参照图1，在距离目标井最远的循环罐旁边配置配浆撬(图中的配浆撬8)，配浆撬上安装有快速配浆装置，快速配浆装置至少包括两套并联的射流混浆加重漏斗，两套射流混浆加重漏斗均用于单线或双线接入直线排列的各个循环罐。

具体地说，其中一套射流混浆加重漏斗与循环罐的罐边方管相接通，用于小排量倒浆，另一套射流混浆加重漏斗使用6吋管线用于加重泵快速倒浆，在特殊工况下，可在井浆循环同时进行双漏斗配浆(同时开启两套射流混浆加重漏斗)，提高钻井液处置效率。

在本发明中，石油钻井用固控循环工艺由四个系统组成：

钻井液循环系统，创新设计双渡槽双流程，利用罐间插板控制流程，实现多路径变化；

双重配浆系统，两套射流混浆加重漏斗可分离，可同时配置不同体系泥浆，实现高效多功能化；

污水清砂系统，排污泵直供快接可移动泥浆枪，罐底倾斜设计，实现快速清洁；

钻屑沉砂导流系统，通过密闭导流槽14完成不落地导流，实现钻井现场泥浆不落地环保清洁。

石油钻井用固控循环工艺在油田试用数据如下：

固控系统现场拆安时间由原来3天缩短为2天，效率提升30％以上；循环罐清砂由原来的2个小时缩短到40分钟，清砂效率提升50％以上；聚合物快钻阶段进行循环罐内循环，通过机械清砂进行循环罐内自清洁，实现固相控制，出砂口导流槽集中收集输送，实现了泥浆不落地。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种石油钻井用固控循环工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S100.布设循环罐

所有循环罐按照泥浆循环流程依次串联相连通，其中一号循环罐的数量与目标井的数量相同且对应连通，其余循环罐按照直线排列，所有循环罐共用一套泥浆泵，且在所有循环罐的外部设有一套共用的外置上水管路；

S200.启动固控循环

所有目标井内的泥浆被输送至对应的一号循环罐，经一号循环罐处理后再顺次进入其余循环罐处理；

除一号循环罐外的其余循环罐内均设有多个渡槽，渡槽数量与一号循环罐的数量相同，任意相邻循环罐内的渡槽呈直线连通，每条直线上的渡槽与对应的一号循环罐、目标井组成一条循环路径；

所有目标井经各自的循环路径同时实现固控循环流程。

2.如权利要求1所述的石油钻井用固控循环工艺，其特征在于，所有循环罐的内罐底均呈斜坡状，且沿循环罐的长度方向，斜坡的高度差至少为300mm，沉底的泥沙顺着斜坡自行流出循环罐。

3.如权利要求1或2所述的石油钻井用固控循环工艺，其特征在于，所有循环罐的罐内壁与罐底面相接处的拐角呈圆弧角。

4.如权利要求1所述的石油钻井用固控循环工艺，其特征在于，所有循环罐外布设有一密闭导流槽，密闭导流槽与呈直线排列的循环罐相互平行，且呈直线排列的每个循环罐的出砂口均通过管线密封接入密闭导流槽，密闭导流槽的出口密封接入地埋罐；

循环罐内泥砂经密闭导流槽收集至地埋罐，再经螺杆泵抽出运走。

5.如权利要求1所述的石油钻井用固控循环工艺，其特征在于，在距离目标井最远的循环罐旁边配置配浆撬，配浆撬上安装有快速配浆装置，快速配浆装置至少包括两套并联的射流混浆加重漏斗，两套射流混浆加重漏斗均用于单线或双线接入直线排列的各个循环罐。

6.如权利要求1所述的石油钻井用固控循环工艺，其特征在于，所述循环罐共有11个，分别是接入两口目标井的两个一号循环罐，和呈直线排列的二号循环罐、三号循环罐、四号循环罐、五号循环罐、六号循环罐、七号循环罐、配浆撬，以及布设在二号循环罐和七号循环罐之间的Ⅳ号循环罐、Ⅴ号循环罐、Ⅵ号循环罐；

除一号循环罐外的其余循环罐内均设有两个渡槽，两个渡槽沿循环罐的宽度方向布设于罐内两端部，所有循环罐内的渡槽呈两条平行直线布设，每条直线上的渡槽相互连通并与对应的一号循环罐、目标井组成一条循环路径。

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